粳稻RIL群体抗稻瘟病基因的聚合效应与表达分析

摘要

【目的】改良国家优质米NJ43的稻瘟病抗性。【方法】以YF47×NJ43杂交的水稻RIL F_5-6群体作为研究对象，采用喷雾法人工接种和自然诱发二者相结合的方法对其进行稻瘟病抗性鉴定，通过PCR扩增技术检测稻瘟病抗性基因的组成，并通过qRT-PCR技术检测基因表达水平，分析抗稻瘟病（R）基因pib、pid2、Pik-h、pikm、pi5、pi9在水稻材料中的分布、基因组合、基因表达量及与稻瘟病抗性的关系。【结果】在RIL群体中达到中感的材料最多，占RIL群体的65.11%,达到抗病、中抗和感病的材料分别占RIL群体的13.95%,9.30%和11.63%,没有达到高感和高抗的材料。各抗性基因Pik-h、pib、pid2、pikm、pi5和pi9在供试材料中出现的频率分别为100.00%,90.70%,74.42%,60.47%,69.77%和46.51%,且这些R基因聚合成了14种不同类型的基因型，不同基因型所含抗性基因数量从1～6个不等，且随着抗性基因数量的增加抗性不是递增，说明不同抗性基因发挥的作用及基因聚合效应不同。通过对不同基因型携带的基因与RIL的稻瘟病抗性进行多元回归分析发现，抗性基因pid2和Pik-h对稻瘟病抗性有正向的显著贡献，而pikm基因对稻瘟病抗性有负向的显著贡献，pi5基因对稻瘟病抗性有负向的极显著贡献。对不同基因型的平均抗性及聚合效应分析发现，基因型7、8和14所聚合的基因Pik-h、pid2和pib之间存在显著的基因重叠效应、互补效应和正向聚合效应；基因型4（pib+Pik-h+pikm+pi9）、基因型8（pid2+Pik-h）和基因型14（pib+pid2+Pik-h）的抗性显著高于其他基因型，且存在显著的正向互作效应。对不同基因的表达量分析发现，pid2、pikm和pi9基因的表达量在接种后7 d达到最高，Pik-h和pib基因的表达量在接种后48 h达到最高，且在RIL群体中的表达量均显著高于亲本（YF47）,在抗性材料中的表达较感病材料显著上调，说明其在RIL群体中能有效高表达。【结论】抗性基因pid2和Pik-h及基因型pid2+Pik-h、pib+pid2+Pik-h和pib+Pik-h+pikm+pi9可作为宁夏水稻抗稻瘟病育种中的主要抗性基因及基因聚合模式。

关键词

粳稻 / 稻瘟病 / 基因聚合 / 抗性鉴定